drukuj stronę
poleć znajomemu
Skutki przepływu prądu elektrycznego przez organizm człowieka
Awatar użytkownika

Wpis swoim zakresem obejmuje omówienie skutków przepływu prądu elektrycznego przez organizm człowieka. Dołączone wideo prezentuje zakres materiału będącego częścią szkolenia SEP 1kV. Materiał dostępny również jako pliki do pobrania.

Potencjał elektryczny, a napięcie elektryczne

Mówiąc o napięciu elektrycznym należy mieć na myśli różnicę potencjałów, jaka istnieje między dwoma punktami obwodu elektrycznego, to właśnie ona stanowi zagrożenie dla organizmów żywych.



Skutki przepływu prądu elektrycznego przez organizm człowieka cz 1/2



Skutki przepływu prądu elektrycznego przez organizm człowieka cz 2/2



Przepływ prądu elektrycznego – zależy od rezystancji obwodu elektrycznego i przyłożonej doń różnicy potencjałów, która to wymusza jego przepływ po najkrótszej drodze oporu, w celu wyrównania potencjałów.

Sytuacja, w której człowiek stanowi drogę przepływu prądu elektrycznego nie powinna mieć nigdy miejsca. Jednak pomimo wszelkich starań może się tak zdarzyć, że człowiek będzie tworzył zamknięty obwód elektryczny i wówczas przez jego organizm popłynie prąd elektryczny.

Przepływ prądu elektrycznego przez organizm żywy wywołuje skutki fizyczne (np. cieplne), chemiczne (np. elektroliza płynów ustrojowych) lub biologiczne (np. zaburzenia czynności życiowych), które ogólnie można nazwać porażeniem elektrycznym.

Warto zwrócić uwagę, że nie rozważa się niebezpieczeństwa związanego z występowaniem potencjału. Potencjał elektryczny nie stanowi sam w sobie zagrożenia dla organizmu człowieka, jednak różnica potencjałów stanowi niezwykłe zagrożenie, jeśli zostanie przyłożona do organizmu człowieka. Napięcie elektryczne jest parametrem pośrednim, ponieważ jego wartość ma wpływ na wartość płynącego prądu elektrycznego przez organizm człowieka, który to wywołuje negatywne, a niekiedy tragiczne dla niego skutki.

W danych statystycznych dotyczących śmiertelnych wypadków w wyniku porażenia prądem elektrycznym (Rys. 1) na przestrzeni więcej niż 30 lat nie widać znaczącej zmiany odnośnie ich ilości. Nie oznacza to jednak, że nie dokonał się w tym okresie postęp w zakresie bezpieczeństwa. Wówczas dokonał się wielokrotny wzrost zużycia energii elektrycznej oraz zwiększenie liczby i różnorodności odbiorników, a utrzymanie na coraz to niższym poziomie liczby śmiertelnych wypadków, można uważać za pewnego rodzaju sukces w dziedzinie bezpieczeństwa. 


alt
Rys. 1. Statystyka wypadków śmiertelnych wskutek porażenia prądem elektrycznym w Polsce (1), w Niemczech (2) oraz Austrii (3). Linie ciągłe – całkowita liczba wypadków, linia kreskowa – wypadki przy niskim napięciu


Skutki działania prądu elektrycznego na organizmy żywe rozważa się jako bezpośrednie lub pośrednie.

Skutki bezpośrednie zależą głównie od rodzaju przepływającego prądu elektrycznego (stały, przemienny), jego wartości natężenia, częstotliwości, czasu trwania, a także drogi przepływu w organizmie. Ponadto są one uwarunkowane indywidualnymi cechami organizmu oraz jego stanu biologicznego.

Skutki bezpośrednie nazywa się również skutkami patofizjologicznymi, do których zalicza się:

  • mrowienie,
  • ból,
  • skurcze mięśni,
  • podwyższone ciśnienie krwi,
  • zatrzymanie akcji serca,
  • fibrylacja komór serca.

Fibrylacje komór serca uważa się za główną przyczynę rażeń ze skutkiem śmiertelnym.

Rozmiar negatywnych skutków przepływu prądu elektrycznego przez organizm człowieka zależy głównie od jego natężenia, oraz czasu trwania rażenia. Dlatego przy projektowaniu urządzeń ochronnych bierze się pod uwagę właśnie te dwa parametry.

Do pośrednich skutków działania prądu elektrycznego zaliczamy:

  • oparzenia wewnętrzne,
  • uszkodzenia oczu wskutek promieni ultrafioletowych dużej luminancji łuku,
  • uszkodzenia narządów słuchu wskutek efektów akustycznych w czasie zwarć,
  • uszkodzenia mechaniczne organizmu na skutek upadku spowodowanego rażeniem elektrycznym.

Organizm człowieka inaczej reaguje na działanie prądu stałego oraz przemiennego. Prąd przemienny o dużej częstotliwości nie powoduje zaburzeń przewodnictwa w nerwach, skurczów mięśni i zaburzeń w czynnościach mięśnia sercowego, może jednak doprowadzić do uszkodzeń wskutek wytwarzania ciepła na drodze przepływu przez ciało człowieka. Wraz ze wzrostem częstotliwości prądu do kHz zmniejsza się jego zdolność do przenikania w głąb tkanki i tym samym działanie jest bardziej powierzchniowe. Praktyka wskazuje, że najbardziej niebezpieczne dla zdrowia, a nawet życia człowieka są prądy przemienne o częstotliwości przemysłowej 50-60 Hz.


alt
Tabela 1. Odczucia i reakcje organizmu człowieka powodowane przepływem prądu elektrycznego, [wg Centralnego Ośrodka Szkoleń i Wydawnictw SEP]


Ciało człowieka dla prądu elektrycznego jest jak każde inne urządzenie, dlatego w obwodzie elektrycznym można zastąpić jego impedancję wartością zastępczą Rc. Impedancja ciała człowieka zależy od wielu czynników, ale na jej wartość składa się głównie naskórek.

Zostały wyznaczone graniczne wartości impedancji ciała człowieka w zależności od przyłożonego napięcia dla różnych części populacji. 


alt
Tabela 2. Wartości impedancji ciała człowieka w zależności od napięcia dotykowego Ud dla różnych części badanej populacji ludzi dorosłych [wg Raportu IEC 479-2 (1987)]


Wartości impedancji podane w tablicy 2 otrzymano z pomiarów przy prądzie rażeniowym na drodze ręka – ręka oraz ręka – stopy i elektrodach o powierzchni 50-100 cm2, stykających się z suchą skórą człowieka. Przy napięciach 25 i 50 [V] oraz zwilżonych wodą miejscach styku elektrod ze skórą otrzymano mniejsze o 10-25% wartości impedancji w stosunku do „suchych warunków”. Oznacza to, że należy się liczyć z mniejszymi wartościami impedancji, gdy ciało jest zanurzone w wodzie.

Posługując się wartością zastępczą impedancji ciała człowieka należy wziąć pod uwagę najbardziej niekorzystną wartość. Do rozpatrywania zjawisk porażenia prądem elektrycznym przyjmuje się dwie podstawowe klasy warunków środowiskowych oznaczonych jako W1 oraz W2.

W1 – warunki normalne, w których wartość impedancji ciała człowieka mierzona w stosunku do ziemi wynosi nie mniej niż 1000[Ω] do tych warunków zalicza się lokale mieszkalne, biurowe, sale widowiskowe, szpitalne, szkolne itp.,

W2 – warunki szczególne, gdzie wartość impedancji ciała człowieka mierzona w stosunku do ziemi wynosi mniej niż 1000[Ω], do tych warunków zalicza się tereny otwarte, łazienki i natryski, sauny, obory, chlewnie, pomieszczenia produkcyjne o wilgotności względnej większej niż 75 % oraz o temperaturze wyższej niż 35o C lub mniejszej niż -5o C. Takie warunki środowiskowe sprzyjają zawilgoceniu skóry człowieka, a rezystancja podłoża przyjmuje małe wartości.

Ponadto wyróżnia się jeszcze trzecią grupę specjalnych warunków środowiskowych W3, zalicza się do nich baseny kąpielowe czy wnętrza metalowych zbiorników, dla których wartości dopuszczalne napięć rażeniowych powinny być mniejsze niż dla warunków W2.

Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna w swym raporcie [IEC 60479, TS, ED. 4: DTS 64/1427(2005)] podaje skutki przepływu prądu elektrycznego przez organizm człowieka wraz z przypisanymi im wartościami prądu. 


alt
Rys. 2. Strefy czasowo-prądowe skutków oddziaływania prądu przemiennego o częstotliwości 15÷100Hz na organizm człowieka (droga przepływu prądu: ręka – stopy). Zapożyczono z [1]



Literatura:
[1] Markiewicz H. Instalacje Elektryczne. Wydanie 8 zmienione, WNT, Warszawa 2008.
[2] Lejdy B. Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Wydanie trzecie zmienione, Warszawa 2009.

Załączniki:
Komentarze (4)
No avatar
trynki
fajne





No avatar
twoj stary
slabe jak twoja stara
No avatar
sakipl
sopko fanie ze jest ta strona i ten tekst bardzo mi sie przydal
No avatar
student
Spoko materiał - na egzamin z SEPU w sam raz
REKLAMA